JP5845701B2 - 飲料充填方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、飲料充填方法及び装置に関する。

従来、プリフォームを搬送しながら、過酸化水素等の殺菌剤をプリフォームに吹き付け、次に、プリフォームを加熱して表面に付着した殺菌剤を活性化するとともに、プリフォームを成形温度まで高め、しかる後、このプリフォームをブロー成形機によってボトルに成形し、このボトルに飲料を充填し、キャッピングして無菌包装体とするというインラインシステムとしての無菌充填方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

特表２００８−５４６６０５号公報 特許第３９０３４１１号公報

上記従来技術は、ボトル成形後の殺菌処理に代えて、ボトル成形前のプリフォームの段階で殺菌処理しようというものであるから、プリフォームに殺菌剤を付けて殺菌した後、高圧エアによるブロー成形時や充填エリアまでのボトル搬送時に、ボトル内に菌が混入するおそれがある。そのため、殺菌効果が不十分な包装体が製造される可能性がある。

ブロー成形機内の高圧エア回路、延伸ロッド、金型、ボトル搬送エリアの全てをボトル製造前に滅菌し、無菌状態に維持することも不可能なことではないが、その場合は殺菌設備を追加したり、多くの部材を耐薬剤性材料でできたものに交換したりする必要があり、初期投資額が巨額になる。

また、プリフォームがポリエチレンテレフタレート等比較的耐熱性の低い材料で形成されている場合は、殺菌剤の付着したプリフォームをマンドレル又はスピンドルに挿入した状態で加熱しても、プリフォームの口部は４０℃〜５０℃までしか昇温させることができないため他の部位と比べて殺菌効果が低く、十分な殺菌効果を得難い。

すなわち、プリフォームの口部を高温にすると口部が変形等してキャップを被せた際にボトル内の密封性が損なわれるおそれがあるので、口部の加熱は上記温度範囲に制限せざるを得ない。そのため、殺菌効果が不十分な包装体が製造される可能性がある。

本発明は、上記問題点を解消することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。

なお、本発明の理解を容易にするため参照符号をカッコ書きで付するが、本発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、請求項１に係る発明は、プリフォーム（１）を連続走行させながら、プリフォーム（１）を予備殺菌温度まで予熱し、予熱したプリフォーム（１）に過酸化水素ミスト（Ｋ）又はガスを吹き付けてプリフォーム（１）を予備殺菌し、さらにプリフォーム（１）を成形温度まで加熱し、成形温度に達したプリフォーム（１）を同じく連続走行するブロー成形型（４）内で容器（２）に成形し、ブロー成形型（４）から容器（２）を取り出して連続走行させながら容器（２）を本殺菌し、本殺菌後の容器（２）に飲料（ａ）を充填して蓋（３）で密封する飲料充填方法であって、上記プリフォーム（１）の予熱と、予備殺菌と、成形温度までの加熱とを加熱炉（５０）内で行う飲料充填方法を採用する。

請求項２に記載されるように、請求項１に記載の飲料充填方法において、上記本殺菌を、プリフォーム（１）での加熱による熱が残留した容器（２）に、過酸化水素のミスト（Ｍ）又はガス（Ｇ）を吹き付けることによって行い、続いて無菌エア（Ｎ）によりエアリンスをすることができる。

請求項３に記載されるように、請求項１に記載の飲料充填方法において、上記本殺菌を、無菌の温水（Ｈ）を用いた温水リンスによって行うことができる。

請求項４に係る発明は、プリフォーム（１）が容器（２）に成形され、容器（２）に飲料（ａ）が充填され、容器（２）が蓋（３）で密封されるまでプリフォーム（１）及び容器（２）を連続走行させる搬送路が設けられ、プリフォーム（１）を成形温度まで加熱する加熱炉（５０）と、成形温度まで加熱されたプリフォーム（１）を容器（２）にブロー成形する成形型（４）と、ブロー成形した容器（２）を本殺菌する本殺菌手段（６，４６）と、本殺菌された容器（２）に飲料（ａ）を充填するフィラー（３９）と、飲料（ａ）が充填された容器（２）を密封するキャッパー（４０）とが上記搬送路に沿って設けられ、上記加熱炉（５０）内におけるプリフォーム（１）の搬送路（１９）の略中間位置には、プリフォーム（１）に過酸化水素ミスト（Ｋ）又はガスを吹き付ける過酸化水素供給手段（４３ａ）が設けられることにより、上記加熱炉（５０）内の搬送路の前半でプリフォーム（１）が予熱されたうえで予備殺菌され、後半でプリフォーム（１）が成形温度まで加熱されるようにした飲料充填装置を採用する。

請求項５に記載されるように、請求項４に記載の飲料充填装置において、上記本殺菌手段が、プリフォーム（１）での加熱による熱が残留した容器（２）に過酸化水素の凝結ミスト（Ｍ）又はガス（Ｇ）を吹き付ける殺菌用ノズル（６）と、過酸化水素の凝結ミスト（Ｍ）又はガス（Ｇ）が吹き付けられた容器（２）に無菌エア（Ｎ）を吹き付けてエアリンスするエアリンス用ノズル（４５）とを含んでいるものとすることができる。

請求項６に記載されるように、請求項４に記載の飲料充填装置において、上記本殺菌手段が、プリフォーム（１）での加熱による熱が残留した容器（２）に無菌の温水（Ｈ）を吹き付けて温水リンスする温水リンス用ノズル（４６）を含んでいるものとすることができる。

本発明によれば、プリフォーム（１）の段階で予備殺菌温度まで予熱したうえで予備殺菌を行うため、極低濃度の過酸化水素の使用によっても、プリフォーム（１）の殺菌効果が向上する。この予備殺菌では、口部（２ａ）以外の部位における一般細菌、芽胞形成細菌、カビ・酵母等の真菌類等の殺菌性が向上する。また、予熱により予備殺菌での殺菌効果が向上することから、極低濃度の過酸化水素を用いることが可能である。また、プリフォーム（１）に付着する過酸化水素の量が少ないため、容器（２）成形時に発生しやすい白化、歪、成形ムラ等の成形不良を的確に防止することができる。

さらに、プリフォーム（１）に対し上記予備殺菌をした後、続いて容器（２）に成形し、この容器（２）が温かいうちに容器（２）を本殺菌に付するので、本殺菌を軽減することができる。すなわち、本殺菌を過酸化水素、過酢酸、塩素水、オゾン等の殺菌剤で行う場合はその使用量や薬剤温度、濃度を低減することができ、温水で行う場合はその使用量や温度を低減することができ、ＵＶランプで行う場合はその照射線量を低減することができる。また、本殺菌での過酸化水素の使用量を低減することができることから、ことにプリフォーム（１）及び容器（２）を、過酸化水素を吸着しやすいＰＥＴ製とした場合は、容器（２）への過酸化水素の過度な吸着を防止することができる。

また、本発明において、上記本殺菌を、上記プリフォーム（１）での加熱による熱が残留した容器（２）に、過酸化水素の凝結ミスト（Ｍ）又はガス（Ｇ）を吹き付けることによって行い、続いて無菌エア（Ｎ）によりエアリンスをするものとした場合は、細菌の芽胞をも殺菌することができるので、ｐＨ４．６以上の低酸性飲料も充填することができる。また、本発明において、上記本殺菌を、無菌の温水（Ｈ）により温水リンスをすることによって行うものとした場合は、予備殺菌を極低濃度の過酸化水素で殺菌するため、容器（２）に過酸化水素が残留するという問題が解消され、ミネラルウォーターや低酸性飲料以外の充填に適したものとなる。

本発明の実施の形態１に係る充填方法のＡ，Ｂ，Ｃ工程を各々表す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る充填方法のＤ，Ｅ，Ｆ工程を各々表す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る充填方法のＧ1又はＧ2，Ｈ，Ｉ工程を各々表す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る充填装置の一例の概略を示す平面図である。 過酸化水素のミスト又はガスをプリフォーム内に供給する装置を示す垂直断面図である。 過酸化水素のミスト又はガスを生成するためのミスト生成器の一例を示す垂直断面図である。 本発明の実施の形態２に係る充填方法のＡ，Ｂ，Ｃ工程を各々表す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る充填方法のＤ，Ｅ，Ｆ工程を各々表す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る充填方法のＧ，Ｈ工程を各々表す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る充填装置の一例の概略を示す平面図である。 本発明の実施の形態２における予熱装置の変形例を示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は側面図である。

以下に本発明を実施するための形態について説明する。

＜実施の形態１＞
この実施の形態１におけるインラインシステムによれば、最終製品として図３（Ｉ）に示す包装体を製造することができる。

この包装体は、容器であるボトル２と、蓋であるキャップ３とを備える。

ボトル２はこの実施の形態ではＰＥＴ製であるが、ＰＥＴに限らずポリプロピレン、ポリエチレン等他の樹脂を用いて作ることも可能である。ボトル２の口部２ａには雄ネジが形成される。

キャップ３はポリプロピレン等の樹脂を材料にして射出成形等により形成され、キャップ３の成形と同時に雌ネジも形成される。

ボトル２には、その内部があらかじめ殺菌処理された状態で、殺菌処理済の飲料ａが充填される。飲料ａの充填後にキャップ３がボトル２の口部２ａに被せられ、雌雄ネジの螺合によってボトル２の口部２ａが密封され、包装体が完成する。

上記ボトル２は、次に述べるような手順で容器として形成され、飲料の充填、密封を経て包装体とされる。

まず、プリフォーム１が所望の速度で連続的に搬送される。

プリフォーム１は、ＰＥＴの射出成形等によって試験管状の有底筒状体として形成される。プリフォーム１は、図３（Ｉ）に示したボトル２におけると同様な口部２ａをその成形当初に付与される。この口部２ａにはプリフォーム１の成形と同時に雄ネジが形成される。

プリフォーム１の搬送が開始されると、図１（Ａ）に示すように、プリフォーム１が予熱される。具体的には、プリフォーム１が図４に示す加熱炉５０内に搬入されることにより予熱される。

加熱炉５０は一方向に長く伸びる炉室を有する。炉室内には、水平面上で対向配置された一対のプーリ５１ａ，５１ｂ間に無端チェーン１９が架け渡される。無端チェーン１９等は多数のプリフォーム１を垂下状態で搬送する無端コンベアを構成する。炉室の内壁面には、無端チェーン１９の往路と復路に沿うように赤外線ヒータ１９ａが取り付けられる。

プリフォーム１が加熱炉５０内に搬入されると、無端チェーン１９の往路上を走行しつつ、赤外線ヒータ１９ａによって加熱される。この往路を走行する間にプリフォーム１は大体４０℃〜８０℃に予熱される。

ただし、プリフォーム１の口部２ａは、キャップ３が被せられたときの密封性が損なわれないように、変形等を生じることのない５０℃以下の温度に抑えられる。

なお、プリフォーム１は、図１（Ａ）に示すように、その口部２ａにスピンドル（又はマンドレル）４３が挿入されることによって正立状態（又は倒立状態）で吊下げられた状態でスピンドル（又はマンドレル）４３と共に回転しつつ走行する。これにより、プリフォーム１は赤外線ヒータ１９ａにより均一に予熱される。

なお、プリフォーム１は、スピンドル４３に代えてマンドレルが挿入されることによって、倒立状態でマンドレルと共に回転しつつ走行する場合もある。

次に、図１（Ｂ）に示すように、走行中のプリフォーム１内に過酸化水素ミストＫ又はガスが供給され、プリフォーム１の予備殺菌が行われる。過酸化水素ミストＫ又はガスの供給は、プリフォーム１の予熱が完了した時点で行われる。例えば、プリフォーム１が無端チェーン１９の往路から復路へと転じる時点において行われる。

過酸化水素ミストＫ又はガスの供給は、具体的には上記スピンドル４３の軸芯上に貫通穴４３ａが形成され、このスピンドル４３が過酸化水素ミストＫ又はガスをプリフォーム１内に吹き込むノズルとして用いられることによって行われる。

ここでプリフォーム１内に吹き込まれる過酸化水素ミストＫ又はガスは、後述するミスト生成器７と同様な構造のミスト生成器によって生成される。この過酸化水素ミストＫ又はガスが、上記スピンドル４３からプリフォーム１内に流入しその内表面に接触することにより、３５重量％換算の過酸化水素の凝結皮膜となって望ましくは０．００１μＬ／ｃｍ²〜０．０５μＬ／ｃｍ²の範囲で付着する。

この付着量が０．００１μＬ／ｃｍ²よりも少ない場合は、予備殺菌としての十分な殺菌効果を得ることができない。また、この付着量が０．０５μＬ／ｃｍ²よりも多いと、後に図２（Ｄ）に示すようにブロー成形した場合に、ボトル２に白化、斑点、皺、変形の成形不良が発生しやすくなる。

このプリフォーム１に対する３５重量％換算の過酸化水素凝結皮膜の付着量は、より望ましくは、０．００２μＬ／ｃｍ²〜０．０３μＬ／ｃｍ²である。

このように、予備加熱したプリフォーム１に過酸化水素の凝結皮膜を付着させるので、過酸化水素がプリフォーム１の表面上で活性化され、プリフォーム１の表面の殺菌効果が向上する。また、これにより予備殺菌に用いる過酸化水素の量を低減することが可能となり、過酸化水素のプリフォーム１やボトル２での残留も低減する。

なお、図１（Ｂ）に示すように、プリフォーム１の下方にノズル２４を配置し、このノズル２４からプリフォーム１の外面に向かって、上記プリフォーム内面に供給した過酸化水素ミストＫ又はガスと同様な過酸化水素ミストＫ又はガスを吹き付けるようにしてもよい。

図１（Ｃ）に示すように、上記過酸化水素の凝結皮膜が付着し予備殺菌されたプリフォーム１は、無端チェーン１９の復路へと向かい、この復路上を走行する間に赤外線ヒータ１９ａにより更に加熱され、加熱炉５０を出る頃にブロー成形に適した温度まで均一に加熱される。この温度は９０℃から１３０℃程度である。

なお、プリフォーム１の口部２ａは、上述した理由により変形等を防止するため５０℃以下の温度に抑えられる。

予備殺菌され、かつ、ブロー成形に適した加熱状態とされプリフォーム１は、図２（Ｄ）に示すように、ブロー成形に付されて容器であるボトル２に成形される。

ブロー成形用の成形型である金型４は、プリフォーム１の走行速度と同じ速度で連続的に走行しつつ、型締め状態とされ、金型４内でプリフォーム１に対するブロー成形が行われた後に型開き状態とされる。

プリフォーム１は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示した加熱工程でその口部２ａを除く全体が成形に適した温度域まで均一に加熱されており、その加熱状態のままで、図２（Ｄ）に示すように、スピンドル４３ごと金型４内に装着される。また、ブローノズル５がスピンドル４３の貫通穴４３ａを通してプリフォーム１内に挿入される。

金型４が走行する間に、例えば一次ブロー用エアや二次ブロー用エアがブローノズル５からプリフォーム１内に順次吹き込まれることによって、金型４のキャビティＣ内でプリフォーム１が最終成形品のボトル２まで膨張する。

このように金型４内でボトル２が成形されると、金型４が引き続き走行しながら型開きし、図２（Ｅ）に示すように、ボトル２の完成品が金型４外へ取り出される。

ボトル２は成形後も連続走行しつつ、図２（Ｆ）に示すように本殺菌される。この本殺菌は、殺菌剤である過酸化水素のミストＭ又はガスＧが殺菌用ノズル６により吹き付けられることによって行われる。殺菌用ノズル６はプリフォーム１の口部２ａに対峙するように配置される。過酸化水素のミストＭ又はガスＧは殺菌用ノズル６の先端から流下し、ボトルの口部２ａからボトル２内に侵入してボトル２の内面を殺菌する。

また、このボトル２の連続走行箇所にはトンネル４４が形成され、殺菌用ノズル６から吐出された過酸化水素のミストＭ又はガスＧがボトル２の外面に沿って流れ落ち、さらにトンネル４４内に滞留することから、ボトル２の外面も効果的に殺菌される。

過酸化水素のミストＭ又はガスＧは、例えば図６に示すミスト生成器７によって生成可能である。

このミスト生成器７は、殺菌剤である過酸化水素の水溶液を滴状にして供給する二流体スプレーである過酸化水素供給部８と、この過酸化水素供給部８から供給された過酸化水素の噴霧をその沸点以上の非分解温度以下に加熱して気化させる気化部９とを備える。過酸化水素供給部８は、過酸化水素供給路８ａ及び圧縮空気供給路８ｂからそれぞれ過酸化水素の水溶液と圧縮空気を導入して過酸化水素の水溶液を気化部９内に噴霧するようになっている。気化部９は内外壁間にヒータ９ａを挟み込んだパイプであり、このパイプ内に吹き込まれた過酸化水素の噴霧を加熱し気化させる。気化した過酸化水素のガスＧは吐出ノズル９ｂから気化部９外に凝結ミストＭとなって噴出する。

図２（Ｆ）に示したミストＭはこの凝結ミストである。このミストＭに代えてガスＧを用いる場合は、図６に二点鎖線で示すように、吐出ノズル９ｂの先端に熱風Ｈの流れる導管４２を連結し、吐出ノズル９ｂから出た凝結ミストＭをこの熱風Ｈによってガス化し、このガスＧをフレキシブルホース等で上記殺菌用ノズル６へと流すようにすればよい。

殺菌用ノズル６はボトル２の搬送路上の定位置に設置してもよいし、ボトル２と同期的に移動させてもよい。

図２（Ｆ）に示すように、殺菌用ノズル６から吹き出た過酸化水素のミストＭ又はガスＧはボトル２の内外の表面に接触するが、その際ボトル２は上記プリフォーム１の段階で加えられた熱が残留し所定温度に保持されていることから、効率良く殺菌される。この所定温度は、プリフォーム１がＰＥＴ製の場合、望ましくは４０℃〜１２０℃であり、より望ましくは、５０℃〜７５℃である。４０℃よりも低い場合は殺菌性が著しく低下する。１２０℃よりも高い場合は成型後にボトルが収縮するという不具合が生じる。

この過酸化水素のミストＭ又はガスＧの吹き付け後もボトル２は連続走行し、図３（Ｇ1）に示すように、エアリンスに付される。エアリンスは無菌エアＮがノズル４５からボトル２内に吹き込まれることによって行われ、この無菌エアＮの流れによってボトル２内から異物、過酸化水素等が除去される。その際、ボトル２は正立状態とされる。

なお、図３（Ｇ1）のエアリンス工程に代えて図３（Ｇ2）のごときエアリンス工程を採用してもよい。図３（Ｇ2）の工程を採用し、ボトル２を倒立状態にして下向きになった口部２ａから無菌エアＮをボトル１内に吹き込むようにすることで、ボトル２内の異物等を口部２ａからボトル外に落下させることができる。あるいは、図３（Ｇ1）のエアリンス工程に続いて図３（Ｇ2）の工程を、無菌エアＮを吹き込むことなく行うようにしてもよい。

上述したように、プリフォーム１の段階で予備殺菌した後に過酸化水素でボトル２を本殺菌するので、本殺菌での過酸化水素の使用量は少なくて済む。したがって、エアリンス後に熱水等の水によってボトル２に付着した過酸化水素を洗い流す温水リンス工程は不要となる。しかし、必要に応じて無菌水リンスを行っても問題はない。

この本殺菌で使用する過酸化水素のミストＭ又はガスＧは次の通りである。
１）過酸化水素ミストＭを使用する場合：従来の本殺菌のみを行ってボトル２を滅菌するためには、ボトル２に５０μＬ／５００ｍＬボトル〜１００μＬ／５００ｍＬボトルの量の過酸化水素を付着させる必要があったが、本発明のようにプリフォーム１の予備加熱を伴う予備殺菌を行った場合は、１０μＬ／５００ｍＬボトル〜５０μＬ／５００ｍＬボトルの量の過酸化水素ミストＭを付着させることで商業的無菌充填が可能となった。
２）過酸化水素ガスＧを使用する場合：従来の本殺菌のみを行ってボトル２を滅菌するためには、ガス濃度が５ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌの過酸化水素ガスＧをボトル２に吹き付ける必要があったが、本発明のようにプリフォーム１の予備加熱を伴う予備殺菌を行った場合は、ガス濃度が１ｍｇ／Ｌ〜５ｍｇ／Ｌの過酸化水素ガスＧを吹き付けることで商業的無菌充填が可能となった。

エアリンス後、図３（Ｈ）に示すように、飲料ａが充填ノズル１０からボトル２内に充填され、図３（Ｉ）に示すように、蓋であるキャップ３で密封される。

かくて、包装体とされたボトル２は、集積され市場へと搬出される。

上記充填方法を実施するための充填装置は、例えば図４のごとく構成される。

図４に示すように、この充填装置は、口部２ａを有する有底筒状のプリフォーム１（図１（Ａ）参照）を所定の間隔で順次供給するプリフォーム供給機１１と、ブロー成形機１２と、成形されたボトル２に飲料ａを充填、密封する充填機１３とを備える。

プリフォーム供給機１１から充填機１３に至る間には、プリフォーム１を第一の搬送路上で搬送するプリフォーム用搬送手段と、ボトル２の完成品形状のキャビティＣを有する金型４（図２（Ｄ）参照）を上記第一の搬送路に接続される第二の搬送路上で搬送する金型用搬送手段と、金型４で成形されたボトル２を上記第二の搬送路に接続される第三の搬送路上で搬送するボトル用搬送手段とが設けられる。

プリフォーム用搬送手段の第一の搬送路と、金型用搬送手段の第二の搬送路と、ボトル用搬送手段の第三の搬送路は互いに連通し、これらの搬送路上にはプリフォーム１やボトル２を保持しつつ搬送する図示しないグリッパ等が設けられている。

プリフォーム用搬送手段は、その第一の搬送路上に、プリフォーム１を所定の間隔で順次供給するプリフォームコンベア１４を備える。また、プリフォームコンベア１４の終端からプリフォーム１を受け取って搬送するホイール１５，１６，１７，１８の列と、ホイール１８からプリフォーム１を受け取って走行させる無端チェーン１９とを具備する。

無端チェーン１９は、上述したように加熱炉５０内にプリフォーム１の搬送路として配置される。無端チェーン１９には、図１（Ａ）に示すスピンドル４３が一定ピッチで多数取り付けられる。各スピンドル４３は無端チェーンの走行と共に走行しながら自転可能である。ホイール１８側から無端チェーン１９側に送られたプリフォーム１の口部２ａ内には、図１（Ａ）に示すようにスピンドル４３が挿入され、これによりプリフォームはスピンドル４３に正立状態で保持される。

プリフォーム１は、プリフォームコンベア１４、ホイール１５，１６，１７，１８の列を経てスピンドル４３に受け取られると、加熱炉５０の内壁面に沿って自転しつつ走行する。加熱炉５０の内壁面には、赤外線ヒータ１９ａが張り巡らされており、スピンドル４３によって搬送されるプリフォーム１がこの赤外線ヒータ１９ａによって加熱される。プリフォーム１は加熱炉５０内を走行中スピンドル４３の回転と共に自転し、赤外線ヒータ１９ａによって均一に加熱される。プリフォーム１は加熱炉５０内において無端チェーン１９の往路上を走行する間に、予備殺菌のために予熱（図１（Ａ））される。

上記無端チェーン１９によるプリフォーム１の搬送路の略中間位置である一方のプーリ５１ａの近傍には、図１（Ｂ）のごとくプリフォーム１に過酸化水素のミストＫ又はガスを吹き付ける過酸化水素供給手段が設けられる。

図５に示すように、この過酸化水素供給手段は、プリフォーム１を支持したスピンドル４３の走行路に沿ってスピンドル４３の上端を覆うように伸びる溝部材５２を具備する。この溝部材５２には、図４に示すように、ブロワ７７及びフィルタ７８が導管を介して接続され、フィルタ７８と溝部材５２との間の導管に図６に示したミスト生成器７と同様なミスト生成器７９が接続される。

ミスト生成器７９で生成された過酸化水素のミストＫ又はガスは、ブロワ７７から送られ、フィルタ７８で除菌された気流に乗って溝部材５２内に入り、そこからスピンドル４３の貫通穴４３ａを通ってプリフォーム１内に流入する。図５に示すように、スピンドル４３の下部には複数個のゴム等からなるボール状の弾性体４３ｂが埋設され、これらの弾性体４３ｂの弾性変形によってプリフォーム１がスピンドル４３に支持されている。プリフォーム１に流入した過酸化水素ミストＫ又はガスは、弾性体４３ｂによって形成されるプリフォーム１の口部２ａの内周面とスピンドル４３の外周面との間の隙間からプリフォーム１外に流出する。

これにより、過酸化水素の凝結皮膜がプリフォーム１の内面に付着し、予備殺菌が行われる。この皮膜となった３５重量％換算の過酸化水素の付着量は、上述したように望ましくは０．００１μＬ／ｃｍ²〜０．０５μＬ／ｃｍ²、より望ましくは０．００２μＬ／ｃｍ²〜０．０３μＬ／ｃｍ²であり、プリフォーム１の予備加熱による熱によって菌体表面に付着した過酸化水素水の濃度が上昇し、プリフォーム１の表面に付着した菌のうち、口部２ａに付着したものを除き、ほとんどの菌が殺菌される。

なお、図５に示すように、上記隙間からプリフォーム１外に流出する過酸化水素ミストＫ又はガスがプリフォーム１の口部２ａの雄ネジに沿って流れるように案内する案内部材４３ｃがスピンドル４３に傘状に取り付けられる。この案内部材４３ｃの案内によって過酸化水素ミストＫ又はガスがプリフォーム１の口部２ａの雄ネジに接触し易くなり、その結果プリフォーム１の口部２ａの外面も適正に殺菌されることになる。

予備殺菌されたプリフォーム１は、無端チェーン１９の復路に入って赤外線ヒータ１９ａにより更に加熱され、口部２ａ以外がブロー成形に適した温度である９０℃〜１３０℃まで昇温する。

ブロー成形機１２は、上記プリフォーム供給機１１の赤外線ヒータ１９ａで加熱されたプリフォーム１を受け取ってボトル２に加熱成形する金型４及びブローノズル５（図２（Ｄ）参照）を複数セット備える。

ブロー成形機１２内には、上記金型用搬送手段の第二の搬送路が通っている。この第二の搬送路は、ホイール２０，２１，２２，１７，２３の列によって構成される。なお、このホイール２０，２１，２２，１７，２３の列と上記プリフォーム用搬送手段のホイール１５，１６，１７，１８の列との間ではホイール１７が共用される。

金型４及びブローノズル５は、ホイール２１の回りに複数個配置され、ホイール２１の回転とともにホイール２１の周りを一定速度で旋回する。

ホイール２０の図示しないグリッパがプリフォーム供給機１１の加熱炉内で加熱されたプリフォーム１をスピンドル４３ごと受け取ってホイール２１の回りの金型４に受け渡すと、二つ割りの金型４が閉じてプリフォーム１を図２（Ｄ）のごとく把持する。金型４内のプリフォーム１はホイール２１の回りを金型４及びブローノズル５と共に旋回しながら、ブローノズル５からブロー成形用の高圧エアでブローされることによりボトル２の完成品に成形される。プリフォーム１は、図１（Ｃ）に示したように、加熱炉５０内で所定の温度まで均一に加熱されていることから、円滑にブロー成形される。

また、上述したように、各プリフォーム１に付着した３５重量％換算の過酸化水素凝結皮膜の付着量は、望ましくは０．００１μＬ／ｃｍ²〜０．０５μＬ／ｃｍ²、より望ましくは０．００２μＬ／ｃｍ²〜０．０３μＬ／ｃｍ²であるから、上記無端チェーン１９の復路をプリフォーム１が走行する間にプリフォーム１の表面から蒸散し、従って、ボトル２に白化、斑点、変形等を生じることなく適正にブロー成形される。

金型４のキャビティＣ内にプリフォーム１が密着しボトル２が形成されると、この金型４はホイール２２に接したところで型開きし、ボトル２及びスピンドル４３を解放する。そして、ボトル２がスピンドル４３からホイール２２の図示しないグリッパによって受け取られる。

一方、ボトル２を解放したスピンドル４３は、ホイール２０を経て上記コンベア１９へと復帰し、引き続き他のプリフォーム１を保持して搬送する。

ブロー成形機１２から出てホイール２２に至ったボトル２は、ホイール２２の外周に配置された検査装置４７によって成形不良等について検査される。

検査装置４７は、図示しないが、ボトル２の胴部の良否を判別するボトル胴部検査手段と、ボトル２のサポートリング２ｂ（図１（Ａ）参照）の良否を判別するサポートリング検査手段と、ボトル２の首部天面の良否を判別するボトル首部天面検査手段と、ボトル２の底部の良否を判別するボトル底部検査手段と、ボトル２の温度を検出してボトル２の良否を判別する温度検査手段とを具備する。

ボトル胴部検査手段、サポートリング検査手段、ボトル首部天面検査手段及び温度検査手段は、ホイール２２の外周に沿うように配置される。

ボトル胴部検査手段、サポートリング検査手段、ボトル首部天面検査手段は、図示しないが、各々ランプとカメラでボトル２の所定箇所を撮像し、画像処理装置によって処理し、形状、傷、異物、変色等について異常があるかないかについて判別する。

温度検査手段は、図示しないが、温度センサによってボトル２の表面の温度を検出し、所定の温度に達していない場合は、不良品として判断する。すなわち所定の温度に達していないボトル２は後の過酸化水素による殺菌を行っても殺菌が不十分となる可能性がある。逆にボトル２の温度が所定の温度に達している場合は、後の過酸化水素による殺菌によって十分に殺菌され得る。

なお、検査装置４７は必要に応じて設置される。また、ボトル胴部検査手段、サポートリング検査手段、ボトル首部天面検査手段及び温度検査手段は必要に応じて取捨選択される。

検査されたボトル２は、不合格の場合は図示しない排斥装置によって搬送路から排除され、合格品のみホイール２２からホイール１７を経てホイール２３へと搬送される。

ホイール２３の外周には、ボトル２について本殺菌を行うための殺菌用ノズル６（図２（Ｆ）参照）が配置される。上記金型４で成形されたボトル２に対して、殺菌用ノズル６から過酸化水素のミストＭ又はガスＧが吹き付けられることによって、ボトル２の殺菌が行われ、その表面に生残した菌類が殺菌される。この段階のボトル２はプリフォーム１での加熱による熱が残留しており、この熱によって過酸化水素のミストＭ又はガスＧによる殺菌効果が高められる。

図１（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、プリフォーム１の段階でプリフォーム１について予熱と予備殺菌が行われ、予備殺菌によって口部２ａに付着したものを除きほとんどの微生物は殺菌される。したがって、この過酸化水素のミストＭ又はガスＧのボトル２に対する吹き付けによって上記プリフォーム１の段階で生残した菌と、ブロー成形工程、搬送工程で混入した僅かな菌等が本殺菌において殺菌処理される。

この過酸化水素のミストＭ又はガスＧによる殺菌では、上述したようにプリフォーム１の段階で予備殺菌されているので、過酸化水素の使用量が少なくて済む。

充填機１３は、上記ボトル用搬送手段の第三の搬送路をその内部に有する。この第三の搬送路は、ホイール２７,３４,３５,３６,３７,３８の列を有する。

ホイール２７の外周には、エアリンス用のノズル４５（図３（Ｇ1）参照）が配置される。このノズル４５からボトル２内に無菌エアＮが吹き込まれ、ボトル２内から異物や残留した過酸化水素が除去される。

また、無菌状態のボトル２に飲料ａを充填するためのフィラー３９が設けられ、ホイール３７の回りには飲料ａが充填されたボトル２にキャップ３（図３（Ｉ）参照）を取り付けて密封するためのキャッパー４０が設けられる。

なお、フィラー３９及びキャッパー４０は公知の装置と同様で良いため、説明を省略する。

また、この充填装置はチャンバー４１で囲まれており、チャンバー４１内は無菌ゾーンとグレーゾーンに仕切られている。そして、プリフォーム供給機１１及びブロー成形機１２はグレーゾーンに、充填機１３は無菌ゾーンにそれぞれ配置されている。

グレーゾーンにはＨＥＰＡで無菌化されたエアが常時吹き込まれ、これにより、成形時に殺菌されたボトル２が微生物に二次汚染されることなく無菌ゾーンへと搬送される。

次に、図２、図３及び図５を参照して充填装置の動作を説明する。

まず、プリフォームコンベア１４、ホイール１５，１６，１７，１８の列によってプリフォーム１が加熱炉５０へと搬送される。

プリフォーム１が加熱炉５０に入ると、無端チェーン１９の往路において予備殺菌のため予熱される。

予熱されたプリフォーム１は、無端チェーン１９の往路の末端において、図１（Ｂ）及び図５に示すように、内部に過酸化水素ミストＫ又はガスが吹き込まれる。これにより、プリフォーム１の内表面に薄い過酸化水素の凝結皮膜が形成される。プリフォーム１は予備殺菌温度まで予熱されていることから、プリフォーム１に付着した過酸化水素は活性化され、殺菌効果が高まる。

加熱炉５０内においてプリフォーム１はさらに加熱され、口部２ａを除く全体の温度がブロー成形に適した温度域まで均一に加熱される。

加熱炉５０内で予熱され、予備殺菌され、成形温度まで加熱されたプリフォーム１は、ホイール２１の外周を通過する際に図２（Ｄ）のごとく金型４により抱持され、ブローノズル５からの高圧エアの吹き込みによってキャビティＣ内でボトル２の完成品まで膨張する。

成形されたボトル２は、金型４の型開き後にホイール２２のグリッパによって金型４外に取り出され、検査装置４７によって成形不良等の有無について検査された後、ホイール２３の外周を通過する際に図２（Ｆ）のごとく本殺菌に付され、殺菌用ノズル６から過酸化水素のガスＧ又はミストＭを吹き付けられる。

ボトル２には、加熱炉５０で加えられた熱が残留しているので、殺菌用ノズル６から吹き付けられた過酸化水素のガスＧ又はミストＭによって効果的に殺菌処理される。この殺菌により、プリフォーム１の表面に生残していた菌が殺菌される。

この成形され殺菌されたボトル２は、ホイール２３から下流側のホイール２７へと流れ、ホイール２７の回りで、図３（Ｇ1）又は（Ｇ2）のごとくノズル４５から無菌エアＮを吹き込まれることによって、エアリンスに付される。

その後、ホイール３４，３５，３６，３７，３８の列へと受け渡されつつ充填機１３内を走行する。

充填機１３においてボトル２には、滅菌処理された飲料ａが図３（Ｈ）のごとくフィラー３９の充填ノズル１０により充填される。飲料ａが充填されたボトル２は、キャッパー４０によりキャップ３が施されて密封され（図３（Ｉ）参照）、チャンバー４１の出口から排出される。

上述したようにフィラー３９及びキャッパー４０は公知の装置であるため、ボトル２への飲料の充填方法及びボトル２の密封方法の説明は省略する。

＜実施の形態２＞
実施の形態１ではプリフォーム１の予熱（図１（Ａ）参照）を加熱炉５０内で行ったが、この実施の形態２では図７（Ａ）に示すプリフォーム１の予備殺菌温度までの予熱と図７（Ｂ）に示す予備殺菌とを、プリフォーム１が加熱炉５０内に導入される手前で行っている。

すなわち、図７（Ａ）（Ｂ）に示したように、加熱炉５０外においてプリフォーム１がノズル８０からホットエアＰを供給されることによって予備殺菌温度まで予熱され、次いで、ノズル８１から過酸化水素ミストＫ又はガスを吹き付けられることにより予備殺菌が行われる。これにより、プリフォーム１の表面に付着した微生物は口部２ａの内表面に付着したものを除いてほとんどの微生物が殺菌される。

予備殺菌されたプリフォーム１は、図７（Ｃ）に示すように、加熱炉５０に入って成形温度まで加熱され、図８（Ｄ）に示すように、金型４内でボトル２にブロー成形され、図８（Ｅ）に示すように、このボトル２が金型４から取り出される。

金型４から取り出されたボトル２は、図８（Ｆ）に示すように、無菌の温水Ｈによる温水リンスである本殺菌に付される。図８（Ｆ）中、符号４６は無菌の温水Ｈをボトル２内に吹き付ける温水リンス用ノズルを示す。温水Ｈの温度は、ボトル２が変形等しない程度の範囲に維持される。

ボトル２はプリフォーム１の段階で予備殺菌温度まで予熱され、過酸化水素ミストＫ又はガスを吹き付けられることにより予備殺菌が行われている。したがって、上記ボトル２の成形後に生残した菌がこの温水リンスによって殺菌処理される。

温水リンス後のボトル２には、図９（Ｇ）に示すように飲料ａが充填され、図９（Ｈ）に示すようにキャップ３が被せられる。

この実施の形態２の充填方法は、低酸性飲料以外の酸性飲料、炭酸飲料、ミネラルウォーターなど芽胞形成細菌を滅菌する必要がない飲料の製造に好適である。

図１０に示すように、この実施の形態２の充填方法を実施するための充填装置は、プリフォーム１を予熱する手段としてホットエアＰを吐出するノズル８０が加熱炉５０外に配置されたホイール１７の近傍に配置される。図７（Ａ）に示すように、このノズル８０から吐出されたホットエアＰが、プリフォーム１の口部２ａからプリフォーム１内に向かって吹き込まれ、これにより、プリフォーム１の内面が予熱される。

なお、ホットエアＰを吐出するノズル８０は複数本設けてもよい。すなわち、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、ホイール１７の円弧に沿って伸びるようにマニフォルド８２を設け、このマニフォルド８２の下面に多数のノズル８０をホイール１７の円弧に沿って取り付けるようにしてもよい。ノズル８０はマニフォルド８２の下面に穿設した単なる小孔としてもよい。マニフォルド８２内に供給されたホットエアＰは各ノズル８０から噴き出し、これらノズル８０の列下をプリフォーム１の列が口部２ａを上に向けて走行する。これにより、各ノズル８０から吐出されたホットエアＰが、プリフォーム１の口部２ａからプリフォーム１内に向かって吹き込まれ、プリフォーム１の内面が予熱される。

次に、プリフォーム１を予備殺菌する手段として過酸化水素ミストＫ又はガスを吐出するノズル８１が加熱炉５０外に配置されたホイール１８の近傍に配置される。図７（Ｂ）に示すように、このノズル８１から吐出された過酸化水素ミストＫ又はガスの一部が、プリフォーム１の口部２ａからプリフォーム１内に流入し、また、他部分がプリフォーム１の外面に接触しながら流下し、これにより、プリフォーム１の内外面が予備殺菌される。

また、充填装置の充填機１３内では、実施の形態１におけるホイール２７に代えて温水リンス用のホイール４９が設けられる。ホイール４９の回りには、図８（Ｆ）に示した温水Ｈを吐出するノズル４６が図示しないグリッパと共に所定間隔で設けられる。このホイール４９のグリッパは上下反転動作が可能であり、図８（Ｅ）に示したボトル２を把持して図８（Ｆ）に示すように上下逆様にして走行する。このグリッパ及びボトル２の走行に同期してノズル４６が走行しつつボトル２の口部２ａからボトル２内に侵入し、温水Ｈをボトル２内に吐出する。温水Ｈはボトル２内に充満し、ボトル２の内面を殺菌した後、口部２ａからボトル２外に流出する。

この温水リンス後、ボトル２はホイール３５の回りを走行しつつ、フィラー３９の充填ノズル１０により飲料ａを充填される（図９（Ｇ））。飲料ａが充填されたボトル２は、図９（Ｈ）に示すように、キャッパー４０によりキャップ３が施されて密封され、充填装置外に排出される。

その他、この実施の形態２において、実施の形態１の部分と同じ部分には同じ符号を付して示し、重複した説明を省略する。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく種々の形態にて実施可能である。例えば、本発明が適用される容器はＰＥＴボトルに限定されず、種々の樹脂製容器に適用することができる。容器の成形はインジェクションブローに限定されず、ダイレクトブロー等各種のブロー成形によって成形可能である。また、プリフォームや容器を搬送する搬送手段は、図４及び図１０に示したホイール搬送装置に限定されない。容器が成形された順に所定の搬送速度で搬送可能な種々の搬送装置、例えばベルト搬送装置、バケット搬送装置、エア搬送装置を使用することもできる。さらに、実施の形態では、本殺菌を過酸化水素又は温水を用いて行ったが、過酸化水素に代えて過酢酸をボトルに吹き付けたり、電子線をボトルに照射したりすることによって本殺菌を行うことも可能である。

１…プリフォーム
２…ボトル
３…キャップ
４…金型
６…本殺菌用のノズル
１９…無端チェーン
３９…フィラー
４０…キャッパー
４３ａ…スピンドルの貫通穴
４５…エアリンス用のノズル
４６…温水リンス用のノズル
５０…加熱炉
８１…予備殺菌用のノズル
ａ…飲料
Ｇ…過酸化水素のガス
Ｈ…無菌温水
Ｍ…過酸化水素のミスト
Ｋ…過酸化水素のミスト
Ｎ…無菌エア

Claims (6)

1. プリフォームを連続走行させながら、プリフォームを予備殺菌温度まで予熱し、予熱したプリフォームに過酸化水素ミスト又はガスを吹き付けてプリフォームを予備殺菌し、さらにプリフォームを成形温度まで加熱し、成形温度に達したプリフォームを同じく連続走行するブロー成形型内で容器に成形し、ブロー成形型から容器を取り出して連続走行させながら容器を本殺菌し、本殺菌後の容器に飲料を充填して蓋で密封する飲料充填方法であって、上記プリフォームの予熱と、予備殺菌と、成形温度までの加熱とを加熱炉内で行うことを特徴とする飲料充填方法。
2. 請求項１に記載の飲料充填方法において、上記本殺菌を、プリフォームでの加熱による熱が残留した容器に、過酸化水素のミスト又はガスを吹き付けることによって行い、続いて無菌エアによりエアリンスをすることを特徴とする飲料充填方法。
3. 請求項１に記載の飲料充填方法において、上記本殺菌を、無菌の温水を用いた温水リンスによって行うことを特徴とする飲料充填方法。
4. プリフォームが容器に成形され、容器に飲料が充填され、容器が蓋で密封されるまでプリフォーム及び容器を連続走行させる搬送路が設けられ、プリフォームを成形温度まで加熱する加熱炉と、成形温度まで加熱されたプリフォームを容器にブロー成形する成形型と、ブロー成形した容器を本殺菌する本殺菌手段と、本殺菌された容器に飲料を充填するフィラーと、飲料が充填された容器を密封するキャッパーとが上記搬送路に沿って設けられ、上記加熱炉内におけるプリフォームの搬送路の略中間位置には、プリフォームに過酸化水素ミスト又はガスを吹き付ける過酸化水素供給手段が設けられることにより、上記加熱炉内の搬送路の前半でプリフォームが予熱されたうえで予備殺菌され、後半でプリフォームが成形温度まで加熱されるようにしたことを特徴とする飲料充填装置。
5. 請求項４に記載の飲料充填装置において、上記本殺菌手段が、プリフォームでの加熱による熱が残留した容器に過酸化水素の凝結ミスト又はガスを吹き付ける殺菌用ノズルと、過酸化水素の凝結ミスト又はガスが吹き付けられた容器に無菌エアを吹き付けてエアリンスするエアリンス用ノズルとを含んでいることを特徴とする飲料充填装置。
6. 請求項４に記載の飲料充填装置において、上記本殺菌手段が、プリフォームでの加熱による熱が残留した容器に無菌の温水を吹き付けて温水リンスする温水リンス用ノズルを含んでいることを特徴とする飲料充填装置。
   

Images